基于KISS-3R33做DC-ATX電源

ID:104287 · 發(fā)表于 2016-1-29 19:53

日常用一套modt的平臺(tái)，主板是micro-ATX的，電源接口為24+4針ATX電源口。所用的大水牛機(jī)箱帶了一個(gè)長(zhǎng)條型的小電源，標(biāo)稱額定輸出功率50W。雖然用著沒有問題，但是原配電源的缺點(diǎn)有：一、風(fēng)扇直徑小風(fēng)聲大，不能靜音。二、電源自身開啟后即便沒有負(fù)載，也要消耗9W的電力（功率表測(cè)），也就是給機(jī)箱內(nèi)徒增9W的發(fā)熱。
使用原配的電源，我這個(gè)主機(jī)啟動(dòng)后空閑狀態(tài)下功率約32W。因?yàn)?/font>modt功耗不大，我考慮用DC-ATX方案取代原有電源，而淘寶上賣的模塊價(jià)格都貴，我也不需要那么多輸出功率。于是DIY吧。

ATX電源接口如上圖所示，有12V, 5V, 3.3V, -12V, 5V-standby 一共5組電源輸入。-12V不是必須的，如果確信用不上可以省略。因此至少需要有4路輸出共給，3種不同電壓。如果輸入直流電源是12V的話，最少需要制作12V-3.3V, 12V-5V兩個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器。

首先備料：購(gòu)買改裝用的線材

這是20針轉(zhuǎn)24針ATX電源轉(zhuǎn)接線，和大4Pin轉(zhuǎn)P4電源插頭線，插頭的那端利用上。

   這些才是電源的主角：3R33S電源模塊——去年從礦壇上得知的白菜價(jià)同步整流模塊。
   3R33S模塊有6個(gè)引腳，除了地和輸入輸出外，還有一個(gè)使能端(開關(guān)控制)和輸出調(diào)整端。默認(rèn)輸出電壓是3.3V, 輸入最高可到22V, 用在這里完全沒有問題。
   我的想法是用兩只3R33S分別輸出3.3V和5V, 再加一只輸出5V-SB(待機(jī)電源)。12V直接從電源來，只加一個(gè)MOS管開關(guān)就夠了。-12V嘛以后再弄。首先要做的是把3.3V輸出的模塊改成5V輸出。看看3R33S模塊的內(nèi)部：

3R33S的核心是MP2307芯片

3R33S的核心是MP2307芯片，根據(jù)手冊(cè)，用于比較輸出的參考電壓是0.925V。也就是說，輸出電壓經(jīng)過電阻分壓以后接到反饋端時(shí)，應(yīng)該等于0.925V。模塊內(nèi)部的連線可以看清楚了：反饋端與輸出端之間是兩個(gè)51k并聯(lián)，反饋端與地之間是10k。因此，默認(rèn)的輸出電壓是: 0.925*((51/2+10)/10)=3.28V。需要改輸出，就在這幾個(gè)電阻上作文章。我的辦法是在10k對(duì)地的電阻上并聯(lián)一個(gè)13.3k得到5.7k, 輸出變?yōu)?0.925*((51/2+5.7)/5.7)=5.06V。13.3k哪里來？板子上已經(jīng)有一只3.3k了，所以焊上一只10k 0805貼片電阻完事。還有就是模塊上面輸出有一只穩(wěn)壓管，不知為何設(shè)計(jì)。輸出電壓改高以后把穩(wěn)壓管一并拆除，利用其焊盤位焊?jìng)€(gè)1uF貼片電容。改后是這個(gè)樣子：

12V電源的開啟關(guān)閉用一只PMOS管FDS4435A控制，將G極接地則VGS=-12V, 溝道電阻RDS<20毫歐。ATX電源的POWER_ON是邏輯電平輸出，直接接到MOS管的G極顯得不合適(不確定主板上是否是開漏輸出)。因此需要附加電路。而3R33S的開啟端是高電壓有效，不能直接用ATX控制。這樣我設(shè)計(jì)了如下電路：

當(dāng)ATX電源開啟允許時(shí)，PNP管導(dǎo)通，兩個(gè)受控的3R33S模塊就開啟。后面的NPN管也導(dǎo)通，MOS管開啟。這樣3.3V, 5V, 12V三個(gè)輸出都開啟。還要留意的是：3R33S控制端接有上拉電阻，因此懸空的時(shí)候電源是開啟的。在這個(gè)設(shè)計(jì)中為了受控，除了待機(jī)電源外的兩個(gè)模塊，需要將上拉電阻拆除，如圖：

按照ATX電源的要求，所有輸出都達(dá)到預(yù)定電壓后，輸出一個(gè)POWER_OK指示，這樣主機(jī)才工作。這兒就簡(jiǎn)單加一個(gè)“延時(shí)通知”了，如下的電路。沒有儀器測(cè)試延時(shí)了多少

一切準(zhǔn)備就緒，下面要做板子了。畫PCB太麻煩了，刀刻！先裁一塊板子，寬度就是兩個(gè)模塊的寬度。

然后就開始刻吧，布線在草稿紙上和頭腦里。因?yàn)槟K要焊在銅箔面，就所有元件都在一面好了，盡量使用貼片的縮小面積。這樣刻起來要小心了。。。

刻的時(shí)候就用模塊作位置參照比劃了，邊刻邊規(guī)劃，刻完了是這個(gè)樣子：

焊接比起刀刻來，就輕松多了，不費(fèi)力。用了一個(gè)直插的8550

，是不得以，因?yàn)闆]有的合適的貼片管了。

還有一件手工活：改線：

一把線太多了。因?yàn)楣β市。挥脫?dān)心線太細(xì)走不了大電流的問題。可以截掉一部分功能重復(fù)的線，在主板上同樣顏色的線焊點(diǎn)是連在一起的。先把地、5V、3.3V這幾根重要的供電線整理合并出來。而12V主要是給CPU供電，有單獨(dú)的插頭，先不管。5V待機(jī)也稍后再連。

把5V和3.3V接好。地分成兩根線連接，是因?yàn)榫€數(shù)比較多。

最后焊接上POWER_OK, POWER_ON, 5VStandBy, 12V——臨時(shí)接的，測(cè)試以后重新整理吧。再把4pin插頭的12V和地也焊好。這樣電源的基本功能就有了。

上機(jī)測(cè)試！忘了焊SATA電源線了，臨時(shí)處理……窘

12V接通！OK, 確認(rèn)待機(jī)電路工作。因?yàn)榫W(wǎng)卡工作了，看到指示燈亮起來。待機(jī)時(shí)輸入功率1瓦多。

開機(jī)運(yùn)行，一切正常。太靜音了，以致于一按電源開關(guān)以后沒有動(dòng)靜，我還以為出問題了，直到聽到嘟的一聲。系統(tǒng)啟動(dòng)完成以后沒有運(yùn)行計(jì)算任務(wù)時(shí)，電流穩(wěn)定在1.42A左右。DC-ATX低功耗改造成功！

目前運(yùn)行了十多個(gè)小時(shí)了表現(xiàn)正常。用功率表測(cè)得市電輸入DC12V適配器的功率在20W~22W之間。主機(jī)滿負(fù)載運(yùn)行時(shí)輸入功率也不到30W。
與原來的大水牛ATX電源相比，整體節(jié)能30%以上
剩下的工作是利用板子上剩余面積，搭一塊MC34063的-12V電路；完了再想辦法把電源裝到機(jī)箱內(nèi)固定。

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基于KISS-3R33做DC-ATX電源

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